KR102231384B1

KR102231384B1 - 마찰 용접기

Info

Publication number: KR102231384B1
Application number: KR1020200111922A
Authority: KR
Inventors: 임형택
Original assignee: 주식회사 태강기업
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2021-03-24

Abstract

본 발명은 마찰용접기를 구성하는 한 쌍의 용접모듈이 서로 대응하는 움직임을 가져 용접 효율을 높일 수 있는 마찰용접기에 관한 것으로, 서로 대향 배치되는 한 쌍의 용접모듈을 포함하며, 각각의 용접모듈이 용접 대상이 장착되는 고정부; 고정부가 장착되는 하우징부; 고정부를 회전시키는 회전부; 고정부를 이동시키는 이동부; 를 포함하여 이루어지는 마찰용접기에 관한 것이다.

Description

마찰 용접기{Friction welding machine}

본 발명은 마찰용접기를 구성하는 한 쌍의 용접모듈이 서로 대응하는 움직임을 가져 용접 효율을 높일 수 있는 마찰용접기에 관한 것이다.

특허문헌 001은 운동테이블이 좌우왕복운동을 할 수 있도록 구성되고, 상기 운동테이블을 구동시키기 위하여 운동테이블과 연결된 연결바; 상기 연결바를 작동하기 위하여 구동부에서 동력을 전달받아 회전하는 회전부; 상기 회전부는 정회전을 하는 회전체와, 상기 회전체의 끝단에 형성된 가이드홈에 결합되어 동심 축회전 또는 편심축회전을 할 수 있게 전환축의 경사면이 안내되도록 경사면을 포함하는 삽입홈; 삽입홈의 반대쪽에 돌출된 축이 형성된 편심바; 상기 편심바의 이탈을 방지하기 위해서 좌우측에 결합되는 격벽; 상기 편심바의 경사면이 있는 쪽과 격벽 사이에 편심바를 밀어주는 바 스프링; 을 포함하는 직선왕복마찰 용접기에 관한 기술을 제시하고 있다.

특허문헌 002는 전원으로부터 전원을 공급받아 회전력을 발생시키기 위한 유도 모터부; 상기 유도 모터부와 연결 설치되어, 상기 유도 모터부에서 발생시킨 회전력을 전달하기 위한 회전력 전달부; 및 상기 회전력 전달부와 연결 설치되며, 제1 부품소재 및 제2 부품소재가 장착 설치되어, 상기 회전력 전달부로부 터 회전력을 전달받아 제1 부품소재 및 제2 부품소재를 상호 역방향으로 회전시키고, 제1 부품소재와 제2 부품 소재의 밀착면에서 발생되는 마찰열에 의해 접합시켜 주기 위한 회전 접합부; 를 포함하는 관성상쇄의 제동 작용을 이용한 용접기에 관한 기술을 제시하고 있다.

특허문헌 003은 감속기와 관성장치를 서보모터로 구동하는 테이블을 구현한 마찰용접기에 관한 것으로, 공작물을 마찰용접하기 위한 용접테이블부; 및 상기 용접테이블부의 일측에 연결 설치되어, 상기 용접테이블부가 구동하기 위한 구동력을 발생시켜 전달하기 위한 테이블구동부; 를 포함하는 마찰용접기에 관한 기술을 제시하고 있다.

특허문헌 004는 제1 부품소재를 척킹하는 주축 척; 상기 주축 척에 연결되어 상기 주축 척이 회전되도록 동력을 제공하는 주축 회전용 서보모터; 상기 제1 부품소재에 마찰 용접되어 완제품 소제로 만들어질 제2 부품소재를 척킹하는 이송측 척; 상기 이송측 척에 연결되어 상기 이송측 척을 상기 주축 척 쪽으로 이송 가압하는 동력을 제공하는 이송 및 가압 서보모터; 상기 이송측 척에 연결되어 상기 이송측 척을 회전 구동시키는 이송측 척 회전 모듈; 상기 제1 및 제2 부품소재가 완제품으로 용접되는 작업 공간으로, 상하부 공간에 상기 주축 척, 상기 주축 회전용 서보모터, 상기 이송측 척, 상기 이송 및 가압 서보모터, 상기 이송측 척 회전 모듈이 장착되며, 하부에 높이 조절용 푸트가 결합된 테이블; 을 포함하는 마찰 용접기에 관한 기술을 제시하고 있다.

KR 10-2140410 B1 (2020년07월31일) KR 10-2016-0043341 A (2016년04월21일) KR 10-1597777 A (2016년02월25일) KR 10-1411220 A (2014년06월24일)

본 발명은 마찰용접기를 구성하는 한 쌍의 용접모듈이 서로 대응하는 움직임을 가져 용접 효율을 높일 수 있는 마찰용접기를 제공하는 것이다.

종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 마찰용접기에 관한 발명이며, 본 발명은 한 쌍의 용접모듈이 서로 대향 배치되는 마찰용접기에 있어서, 각각의 상기 용접모듈은 용접 대상이 장착되는 고정부(100); 상기 고정부(100)가 장착되는 하우징부(200); 상기 고정부(100)를 회전시키는 회전부(300); 상기 고정부(100)를 이동시키는 이동부(400); 를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 마찰용접기에 관한 발명이며, 상기 용접모듈 작동 정보를 획득하는 정보 획득부(500); 상기 정보 획득부(500)에서 획득한 정보를 이용하여 용접모듈을 제어하는 제어부(600); 를 부가한다.

본 발명은 마찰용접기에 관한 발명이며, 용접 대상의 용접부를 냉각시키는 냉각모듈(700); 을 부가한다.

본 발명은 마찰용접기에 관한 발명이며, 상기 고정부(100)를 진동시키는 가진부(800); 를 부가한다.
본 발명은 서로 대향 배치된 한 쌍의 용접모듈이 용접 대상의 접촉면을 마찰방식으로 가열하여 용접하는 마찰용접기에 있어서, 상기 용접모듈은 함체 구조를 가지는 하우징부(200), 상기 하우징부(200)의 일면에 결합되는 고정부(100), 상기 하우징부(200) 내부에 구비되어 상기 고정부(100)를 회전시키는 회전부(300), 상기 하우징부(200) 내부에 구비되어 상기 고정부(100)를 이동시키는 이동부(400); 상기 용접모듈 작동 정보를 획득하는 정보 획득부(500); 상기 정보 획득부(500)에서 획득한 정보를 이용하여 용접모듈을 제어하는 제어부(600); 상기 하우징부(200) 내부에 구비되어 상기 회전부(300)와 상기 이동부(400)에서 전달되는 힘을 상기 고정부(100)로 전달하는 동력 전달부(130); 상기 동력전달부(130)는 외주면에 돌기가 형성되며 상기 이동부(400)에 의해 길이방향으로 직선운동하는 제1 동력 전달부(131), 상기 제1 동력 전달부(131)가 끼워지는 삽입공이 길이방향으로 형성되며 상기 회전부(300)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제2 동력 전달부(132); 상기 정보 획득부(500)는 상기 고정부(100)에 장착된 용접 대상의 변위 정보를 측정하는 제2 변위 측정부(540);를 포함한다.
본 발명은 서로 대향 배치된 한 쌍의 용접모듈이 용접 대상의 접촉면을 마찰방식으로 가열하여 용접하는 마찰용접기에 있어서, 상기 용접모듈은 함체 구조를 가지는 하우징부(200), 상기 하우징부(200)의 일면에 결합되는 고정부(100), 상기 하우징부(200) 내부에 구비되어 상기 고정부(100)를 회전시키는 회전부(300), 상기 하우징부(200) 내부에 구비되어 상기 고정부(100)를 이동시키는 이동부(400); 상기 용접모듈 작동 정보를 획득하는 정보 획득부(500); 상기 정보 획득부(500)에서 획득한 정보를 이용하여 용접모듈을 제어하는 제어부(600); 상기 하우징부(200) 내부에 구비되어 상기 회전부(300)와 상기 이동부(400)에서 전달되는 힘을 상기 고정부(100)로 전달하는 동력 전달부(130); 상기 동력전달부(130)는 외주면에 돌기가 형성되며 상기 이동부(400)에 의해 길이방향으로 직선운동하는 제1 동력 전달부(131), 상기 제1 동력 전달부(131)가 끼워지는 삽입공이 길이방향으로 형성되며 상기 회전부(300)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제2 동력 전달부(132); 상기 정보 획득부(500)는 상기 고정부(100)에 장착된 용접 대상의 변위 정보를 측정하는 제2 변위 측정부(540); 한 쌍의 용접 대상이 서로 접하는 용접부 반경방향 일측에 이격 배치되며, 용접 대상의 용접부를 냉각시키는 냉각모듈(700); 상기 고정부(100) 내부에 수용되며, 진동을 발생시켜 고정부(100)를 진동시키는 가진부(800); 상기 정보 획득부(500)는 상기 하우징부(200) 내부에 수용되며 상기 제1 동력 전달부(131)의 변위를 측정하는 제1 변위 측정부(510); 상기 제어부(600)는 상기 제2 변위 측정부(540)에서 측정되는 용접 대상의 변위 정보를 바탕으로 상기 이동부(400)를 작동시켜 고정부(100)에 장착된 용접 대상이 서로를 미는 과정에서 움직이는 용접 대상의 움직임을 보상하는 것; 상기 냉각모듈(700)은 액화질소와 혼합유체가 보관되는 호퍼부(710), 상기 호퍼부(710)에서 공급되는 액화질소와 혼합유체를 혼합하여 냉각물질을 형성하는 혼합부(722) 및 상기 혼합부(722)에서 형성된 냉각물질이 방출되는 배출부(721)로 이루어지는 노즐부(720), 길이방향 양측이 호퍼부(710)와 노즐부(720)에 결합되어 호퍼부(710)에 보관되는 액체질소와 혼합유체를 노즐부(720)로 공급하는 공급부(730); 를 포함한다.

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본 발명은 한 쌍의 용접모듈이 서로 반대 방향으로 각각의 용접 대상을 회전시킬 수 있으므로, 용접 대상이 서로 만다는 접촉면 가열이 보다 신속하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 용접 대상이 장착된 고정부를 진동시킬 수 있으므로, 용접 대상의 접촉면 가열을 한층 신속하게 가능한 장점이 있다.

그리고, 용접 대상을 압박 시 반력에 의해 용접대상이 반대 방향으로 밀리는 거리를 측정 후 보상 가능하므로, 용접의 정밀도를 높일 수 있는 장점이 있다.

아울러, 냉각모듈을 이용하여 가열된 접촉면을 신속하게 냉각 가능하므로 용접공정이 보다 빠르게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 마찰용접기를 나타낸 사시도.
도 2는 제1 실시예에 따른 마찰용접기를 나타낸 내부 구조도.
도 3은 스플라인 구조를 가지는 동력 전달부를 나타낸 사시도.
도 4는 정보획득부 및 제어부의 관계를 나타낸 개념도.
도 5는 제2 변위 측정부 및 가진부와 제어부의 관계를 나타낸 개념도.
도 6은 냉각모듈을 나타낸 개념도.
도 7은 제2 실시예에 따른 마찰용접기를 나타낸 사시도.
도 8은 제2 실시예에 따른 마찰용접기를 나타낸 내부 구조도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.

(실시예 1-1) 본 발명인 마찰용접기는, 한 쌍의 용접모듈이 서로 대향 배치되는 마찰용접기에 있어서, 각각의 상기 용접모듈은 용접 대상이 장착되는 고정부(100); 상기 고정부(100)가 장착되는 하우징부(200); 상기 고정부(100)를 회전시키는 회전부(300); 상기 고정부(100)를 이동시키는 이동부(400); 를 포함한다.

(실시예 1-2) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-1에 있어서, 서로 대향 배치되는 한 쌍의 상기 용접모듈 상에 구비된 각각의 상기 고정부(100)는 서로 반대방향으로 회전하는 것; 을 특징으로 한다.

종래의 마찰용접기는 어느 하나의 모듈이 제1 용접 대상을 회전시키고, 다른 모듈이 제2 용접 대상을 밀어 제1 용접 대상과의 접촉면을 마찰시킴과 동시에 일정한 힘으로 가압하는 방식으로 용접을 진행하였다.

그러나, 이러한 종래 방법의 경우 하나의 용접 대상만 회전시킬 수 있기 때문에 용접 대상의 접촉면 가열에 많은 시간이 필요한 문제점이 있었다.

즉, 용접이 이루어지기 위한 온도까지 접촉면이 가열되는데 많은 시간이 필요하였기때문에, 지정된 시간동안 용접할 수 있는 물품의 개수가 매우 적었던 것이다.

따라서, 본 발명에서는 한 쌍의 용접모듈이 서로 개별적으로 용접 대상을 회전 가능하게 하여, 접촉면 가열이 보다 빠르게 이루어지게 하였다.

상세히 설명하면, 각각의 용접모듈(1)이 서로 대응하는 움직임을 가져 시너지 효과를 얻기 위해서는 서로 개별적인 움직임이 가능하여야 하므로, 각각의 용접모듈(1)은 용접 대상(2)이 장착되는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)가 장착되는 하우징부(200)와, 상기 고정부(100)를 회전시키는 회전부(300)와, 상기 고정부(100)를 이동시키는 이동부(400)를 포함하여 이루어지게 한 것이다.

그리고, 용접 과정은 서로 마주보는 한 쌍의 용접모듈(1) 상에 형성된 각각의 고정부(100)에 용접 대상을 끼워넣으며 시작되고, 상기 회전부(300)를 이용하여 각각의 고정부(100)를 회전시킨 후, 어느 하나 이상의 이동부(400)를 이용하여 용접 대상을 서로 마주보는 내측으로 이동시키면, 두 개의 용접 대상 접촉면이 마찰하며 가열하게 되고, 용접 대상간의 접촉면 온도가 일정 이상이 되면 용접 대상의 접촉면이 용융점에 가까워지며 변형이 쉽게 이루어지는 상태가 되며, 이때 다시 상기 이동부(400)를 이용하여 어느 하나 이상의 용접 대상을 서로 마주보는 내측으로 밀어주면 접촉면이 압점되며 용접되고, 이후 용접된 접촉면의 가장자리에 형성된 물결모양의 용접비드를 제거하며 완료된다.

이때, 용접 대상의 접촉면 가열은 마찰력이 클수록 빠르게 이루어지므로, 본 발명에서는 마주보는 고정부(100)를 서로 반대 방향으로 회전시켜 마찰면이 보다 빠르게 가열될 수 있게 한 것이다.

따라서, 동일 시간에 보다 많은 용접을 진행 가능하므로 마찰용접기를 통한 용접 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

(실시예 1-3) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-1에 있어서, 상기 고정부(100)는 용접 대상이 끼워지는 삽입공이 형성되는 고정부 몸체(110); 상기 삽입공에 삽입된 용접 대상을 압박 고정하는 압박 고정부(120); 를 포함한다.

상기 고정부(100)는 용접 대상이 고정되는 구성으로, 상기 고정부 몸체(110) 중앙에 용접 대상이 끼워지는 삽입공(101)이 형성되며, 삽입공(101)을 중심으로 상기 압박 고정부(120)가 형성되어, 삽입공(101)에 위치된 용접 대상을 압박 고정한다.

상세히 설명하면, 상기 압박 고정부(120)가 상기 고정부 몸체(110) 일면에 슬라이드 결합되어, 고정부 몸체(110)의 일면을 따라 외측에서 삽입공(101)이 형성된 내측으로 슬라이드 이동하며 용접 대상을 압박 고정 가능한 것이다.

이때, 상기 압박 고정부(120)는 용접 대상을 보다 안정적으로 고정하기 위하여 2개 이상이 상기 삽입공(101)을 중심으로 방사상 형태로 배치되는 것을 권장하며, 상기 압박 고정부(120)의 슬라이드 이동은 수동 또는 전자 제어를 통하여 이루어질 수 있다.

(실시예 1-4) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-1에 있어서, 상기 고정부(100)는 상기 회전부(300)와 상기 이동부(400) 중 어느 하나 이상에서 전달되는 힘을 상기 고정부(100)로 전달하는 동력 전달부(130); 를 포함한다.

(실시예 1-5) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-4에 있어서, 상기 동력 전달부(130)는 외주면에 길이방향으로 돌기가 형성되는 제1 동력 전달부(131); 상기 제1 동력 전달부(131)가 끼워지는 삽입공이 길이방향으로 형성되는 제2 동력 전달부(132); 를 포함한다.

(실시예 1-6) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-5에 있어서, 상기 제1 동력 전달부(130)는 상기 이동부(400)에 의해 길이방향으로 1축 직선운동 하는 것; 을 특징으로 한다.

(실시예 1-7) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-5에 있어서, 상기 제2 동력 전달부(130)는 상기 회전부(300)에 의해 길이방향 중심축을 기준으로 회전운동 하는 것; 을 특징으로 한다.

상기 고정부(100)는 두 개의 용접 대상이 서로 접하게 하기 위하여 서로 마주보는 내측 방향으로 직선운동 가능하여야 함과 동시에, 두 개의 용접 대상 접촉면을 가열시키기 위하여 회전운동 또한 가능하여야 한다.

이때, 고정부(100)에 회전을 위한 힘과 직선운동을 위한 힘을 모두 직접 전달할 경우 구동계가 매우 복잡해지는 문제점이 있으므로, 본 발명에서는 스플라인 구조를 가지는 상기 동력 전달부(130)를 통하여 상기 회전부(300)와 상기 이동부(400)에서 전달되는 힘이 상기 고정부(100)로 전달되게 하였다.

그리고, 상기 동력 전달부(130)는 가장자리에 길이방향으로 돌기(131-1)가 연장 형성되며, 상기 이동부(400)에 의해 길이방향으로 직선 운동하는 제1 동력 전달부(131)와, 중앙에 길이방향으로 상기 제1 동력 전달부(131)가 끼워지는 삽입공(132-1)가 형성되며, 상기 회전부(300)로부터 회전력을 전달받는 제2 동력 전달부(132)를 포함한다.

상세히 설명하면, 상기 제2 동력 전달부(132) 외주면에 결합된 기어(G)로 회전력이 전달되면 상기 제2 동력 전달부(132)가 회전하며 상기 고정부(100)를 회전시키고, 상기 이동부(400)가 피스톤 운동하여 상기 제1 동력 전달부(131)를 밀어주면, 상기 제1 동력 전달부(131)가 상기 삽입공(132-1)을 타고 슬라이드 이동하여 상기 고정부(100)가 직선운동 하게 되는 것이다.

(실시예 1-8) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-1에 있어서, 상기 회전부(300)는 입력되는 전력을 회전력으로 전환하는 회전력 생성부(310); 상기 회전력 생성부(310)의 회전력을 상기 고정부(100)로 전달하는 회전력 전달부(320); 를 포함한다.

(실시예 1-9) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-1에 있어서, 상기 이동부(400)는 상기 고정부(100)를 이동시키는 피스톤(410); 상기 피스톤(410)을 1축 운동시키는 이동부 몸체(420); 를 포함한다.

상기 회전부(300)는 전력에 의해 회전하는 회전력 생성부(310)와, 상기 회전력 생성부(310)에 의해 회전하며 상기 제2 동력 전달부(132) 외주면에 결합된 기어(G)를 회전시키는 회전력 전달부(320)를 포함하며, 상기 회전력 생성부(310)는 전력에 의해 구동되는 모터일 수 있다.

그리고, 상기 이동부(400)는 내부에 피스톤 운동을 위한 공간이 형성되는 이동부 몸체(420)와, 일측이 상기 이동부 몸체(420) 상에 삽입되고 타측이 상기 제1 동력 전달부(131)에 연결되어, 이동부 몸체(420) 내부 공간으로 유체가 유입되면 제1 동력 전달부(131)를 밀어주고, 이동부 몸체(420) 내부 공간 유체가 외부로 배출되는 제1 동력 전달부(131)를 당겨주는 피스톤(410)을 포함할 수 있다.

(실시예 1-10) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-1에 있어서, 상기 하우징부(200)가 슬라이드 결합되는 레일부(R); 를 포함한다.

(실시예 1-11) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 1-10에 있어서, 상기 하우징부(200) 내부에 상기 회전부(300)가 구비되고, 상기 이동부(400)가 하우징부(200) 외부에 위치되는 것; 을 특징으로 한다.

상기 회전부(300)와 상기 이동부(400)가 일체로 이루어질 경우, 상기 고정부(100)가 직선운동과 회전운동을 모두 하기 위하여 회전부(300)와 이동부(400)의 힘이 스플라인 구조를 가지는 상기 동력 전달부(130)를 통하여 전달되어야 한다.

이때, 동력 전달부(130)가 스플라인 구조를 가질 경우 힘이 효과적으로 전달되지 못하는 문제점이 있으므로, 본 발명에서는 상기 하우징부(200)가 레일부(R)에 슬라이드 결합되어, 외부에 위치된 상기 이동부(400)가 레일부(R)를 밀어주면 하우징부(200)가 직선운동 가능하게 하였다.

이때, 상기 레일부(R)는 상기 이동부(400)가 직선운동 하는 방향으로 연장 형성되며, 이동부(400)의 경우 레일부(R)를 밀어줄 시 발생하는 반력에 의해 밀리지 않도록 타 구조물 또는 지면에 고정되는 것을 권장한다.

그리고, 상기 회전부(300)의 경우 상기 고정부(100)와 동일 축 상에 위치되어 회전축이 고정부(100)와 직접 연결될 수 있으므로, 동력이 구동계를 통하여 전달되는 과정에서 낭비되는 것을 방지 가능하다.

(실시예 2-1) 본 발명은 마찰용접기에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 용접모듈 작동 정보를 획득하는 정보 획득부(500); 상기 정보 획득부(500)에서 획득한 정보를 이용하여 용접모듈을 제어하는 제어부(600); 를 포함한다.

본 발명을 이용한 용접 과정은 고정부(100)에 용접 대상을 고정하는 고정단계와, 용접 대상을 밀착시키는 밀착단계와, 밀착된 용접 대상을 회전시켜 마찰면을 가열하는 가열단계와, 접촉면이 일정 이상의 온도로 가열된 용접 대상을 압점하여 용접시키는 용접단계와, 용접 과정에서 발생한 용접비드를 제거하는 용접비드 제거단계를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 제어부(600)가 위에서 설명한 용접 과정을 제어하기 위해서는 용접 과정을 제어하기 위한 정보가 필요하므로, 상기 정보 획득부(500)에서 정보를 획득 후 상기 제어부(600)로 송신하면, 제어부(600)에서 수신된 정보를 이용하여 용접모듈을 제어 가능하게 한 것이다.

(실시예 2-2) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 2-1에 있어서, 상기 정보 획득부(500)는 상기 고정부(100)의 이동 정보를 파악하는 제1 변위 측정부(510); 를 포함한다.

(실시예 2-3) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 2-1에 있어서, 상기 정보 획득부(500)는 상기 고정부(100)에 고정된 용접 대상의 온도를 측정하는 제1 온도 측정부(520); 를 포함한다.

(실시예 2-4) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 2-1에 있어서, 상기 정보 획득부(500)는 시간 정보를 획득하는 시간정보 획득부(530); 를 포함한다.

(실시예 2-5) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 2-1에 있어서, 상기 정보 획득부(500)는 상기 고정부(100)에 장착된 용접 대상의 변위 정보를 측정하는 제2 변위 측정부(540); 를 포함한다.

상기 정보 획득부(500)는 상기 밀착단계와 상기 압점단계에서 상기 고정부(100)의 직선운동을 조절하기 위한 고정부(100)의 이동 정보, 상기 가열단계 후 용접단계 진행을 위하여 용접 대상의 접촉면 온도 정보, 각 단계를 시간에 따라 진행하기 위한 시간 정보, 상기 고정부(100)에 고정된 용접 대상이 움직이며 발생하는 오차를 보정하기 위한 변위 정보를 획득한다.

이때, 상기 고정부(100)의 이동 정보 획득은 상기 제1 변위 측정부(510)에서 상기 고정부(100)를 직선운동 시키는 상기 제1 동력 전달부(131)의 변위를 측정하여 획득 가능하며, 상기 제1 변위 측정부(510)는 포텐셔미터, 차동변압기, 와전류식 변위계, 광학식 변위측정장치, 자기식 스케일, 광학식 스케일, 전자유도식 스케일 등의 변위센서일 수 있다.

또한, 용접 대상의 접촉면 온도 정보 획득은 상기 제1 온도 측정부(520)에서 비접촉 방식으로 이루어질 수 있다. 상세히 설명하면, 용접 대상은 접촉면 가열을 위하여 고속으로 회전하는 상태이기 때문에 접촉 방식으로 온도 측정이 어려운 문제가 있으므로, 본 발명에서는 상기 제1 온도 측정부(520)에서 용접 대상과 직접 접촉하지 않고 온도를 측정 가능하게 한 것이다.

상기 제1 온도 측정부(520)는 비접촉 방식으로 대상의 온도를 측정 가능한 다양한 장치를 포함할 수 있으며, 일 실시예로는 레이저 또는 대상에서 방출되는 적외선을 이용하여 온도를 측정하는 간접식 온도계 또는 화상카메라일 수 있다.

그리고, 상기 시간정보 획득부(530)는 상기 고정부(100)가 직선운동 또는 회전운동 하는 시간, 용접 후 상온에서 용접된 대상이 냉각되는 시간 정보를 측정 가능하며, 이렇게 측정된 정보는 상기 제어부(600)에서 회전부(300)와 이동부(400)를 제어하는데 이용될 수 있다.

아울러, 상게 제어부(600)는 상기 고정부(100)에 장착된 용접 대상이 서로를 미는 과정에서 움직여 서로를 미는 힘이 지정된 수치에 도달하지 못하는 것을 방지하기 위하여, 상기 제2 변위 측정부(540)에서 측정되는 고정부(100)의 변위 정보를 바탕으로 상기 이동부(400)를 작동시켜 고정부(100)의 변위를 보상하여 주는 것을 권장한다.

(실시예 3-1) 본 발명은 마찰용접기에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 용접 대상의 용접부를 냉각시키는 냉각모듈(700); 을 포함한다.

서로 연결된 용접 대상의 용접부는 용접이 끝난 후에도 매우 높은 온도를 가져, 상온에서 냉각 시 계획된 온도까지 냉각하는데 많은 시간이 필요한 문제점이 있으므로, 냉각모듈(700)을 통하여 용접부를 보다 빠르게 냉각 가능하도록 한 것이다.

(실시예 3-2) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 3-1에 있어서, 냉각에 사용되는 물질이 보관되는 호퍼부(710); 냉각물질을 용접부로 방출하는 노즐부(720); 상기 호퍼부(710)에 보관된 물질을 상기 노즐부(720)로 공급하는 공급부(730); 를 포함한다.

(실시예 3-3) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 3-2에 있어서, 상기 냉각모듈(700)은 상기 노즐부(720)에서 혼합된 냉각물질의 온도 정보를 회득하는 제2 온도 측정부(740); 를 포함한다.

(실시예 3-4) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 3-3에 있어서, 상기 냉각모듈(700)은 상기 노즐부(720)로 공급되는 냉각물질 유량 정보를 획득하는 유량 측정부(750); 를 포함한다.

(실시예 3-5) 본 발명인 마찰용접기는 실시예 3-4에 있어서, 상기 제어부(600)는 상기 제2 온도 측정부(740)에서 수신된 온도 정보와, 상기 유량 측정부(750)에서 수신된 유량 정보를 기반으로 상기 노즐부(720)로 공급되는 냉각물질의 양을 조절하는 것; 을 특징으로 한다.

상기 냉각모듈(700)을 통한 냉각은 상기 노즐부(720)를 통하여 냉각물질이 방출되어 용접부를 빠르게 냉각하는 방식으로 이루어지며, 냉각물질은 저온의 액화질소와 액화질소에 혼합되어 온도를 높일 수 있는 공기 등의 혼합유체를 섞은 혼합물일 수 있다.

상세히 설명하면, 액화질소의 경우 매우 온도가 낮은 물질로 액화질소만을 이용하여 용접부를 냉각 시, 대상이 매우 낮은 온도로 냉각되며 파괴되는 문제가 발생할 수 있으므로, 액화질소의 온도를 혼합유체를 이용하여 용접부를 안정적으로 냉각 가능한 온도로 조절하여 준 것이다.

이때, 냉각물질을 형성하는 액화질소와 혼합유체는 상기 호퍼부(710) 상에 보관될 수 있으며, 호퍼부(710) 상에 보관되는 액화질소와 혼합유체는 공급부(730)가 형성하는 통로를 통하여 노즐부(720)로 공급될 수 있다.

그리고, 노즐부(720)는 하측에 배출부(721)가 형성되고 상측에 혼합부(722)가 형성되어, 상기 공급부(730)를 통하여 유입된 액화질소와 혼합유체는 상기 혼합부(722)에서 혼합된 후 상기 배출부(721)를 통하여 배출된다.

상기 혼합부(722)는 내부에 유입된 액화질소와 혼합유체가 혼합되는 혼합공간이 형성되며, 혼합공간 상에는 액화질소와 혼합유체의 혼합을 보조하기 위한 배플 또는 스크류가 구비될 수 있다.

또한, 냉각물질 생성을 보다 정밀하게 하기 위하여, 상기 공급부(730) 상에 상기 노즐부(720)로 공급되는 냉각물질의 유량 정보를 획득하는 유량 측정부(750)가 구비될 수 있으며, 상기 혼합부(722) 상에는 혼합 형성된 냉각 물질의 온도를 측정하는 제2 온도 측정부(740)가 구비될 수 있다.

상세히 설명하면, 상기 제어부(600)에서 상기 혼합부(722)로 지정된 양의 액화질소와 혼합 유체를 공급한 후, 상기 혼합부(722)에서 액화질소와 혼합 유체를 혼합하여 냉각물질을 만들고, 만들어진 냉각물질의 온도를 측정하여 온도가 냉각에 적합한 온도로 판단되면 상기 배출부(721)를 통하여 배출시켜 주는 것이다.

(실시예 4-1) 본 발명은 마찰용접기에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 고정부(100)를 진동시키는 가진부(800); 를 포함한다.

용접 대상은 밀착단계에서 서로 밀착된 후, 마찰을 통하여 접촉면이 가열된다.

이때, 접촉면에서의 마찰은 용접 대상이 장착된 용접모듈(1)의 회전에 의해 이루어지므로, 마찰 방향이 회전하는 방향으로만 이루어져 접촉면 가열에 일정 이상의 시간이 필요하다.

즉, 접촉면 마찰 방향이 제한적이기 때문에 용접에 필요한 온도까지 접촉면을 가열하는데 많은 시간이 필요하였던 것이다.

따라서, 본 발명에서는 가진부(800)로 고정부(100)를 진동시켜 용접 대상 접촉면에서의 마찰이 다양한 방향으로 이루어지게 하였다.

상세히 설명하면, 마찰 방향이 일정할 경우 접촉면 가열에 많은 시간이 소모되는 문제점이 있고, 보다 마찰력을 높이기 위하여 회전부(300)의 속도를 높일 경우 장치의 안정성을 높이기 위하여 장치의 구성이 복잡하여지는 문제점이 있으므로, 마찰 방향 다각화를 통하여 접촉면 가열속도를 올려 준 것이다.

이때, 상기 가진부(800)는 진동을 발생시키는 진동 발생장치로 상기 고정부(100)에 직접 결합되거나 고정부(100)로 힘을 전달하는 상기 동력 전달부(130)에 결합되어 고정부(100)가 진동하도록 할 수 있다.

100 : 고정부 110 : 고정부 몸체
120 : 압박 고정부 130 : 동력 전달부
131 : 제1 동력 전달부 132 : 제2 동력 전달부
200 : 하우징부
300 : 회전부 310 : 회전력 생성부
320 : 회전력 전달부
400 : 이동부 410 : 피스톤
420 : 이동부 몸체
500 : 정보 획득부 510 : 제1 변위 측정부
520 : 제1 온도 측정부 530 : 시간정보 획득부
540 : 제2 변위 측정부
600 : 제어부
700 : 냉각모듈 710 : 호퍼부
620 : 노즐부 730 : 공급부
740 : 제2 온도 측정부 750 : 유량 측정부
800 : 가진부

Claims

서로 대향 배치된 한 쌍의 용접모듈이 용접 대상의 접촉면을 마찰방식으로 가열하여 용접하는 마찰용접기에 있어서,
상기 용접모듈은 함체 구조를 가지는 하우징부(200), 상기 하우징부(200)의 일면에 결합되는 고정부(100), 상기 하우징부(200) 내부에 구비되어 상기 고정부(100)를 회전시키는 회전부(300), 상기 하우징부(200) 내부에 구비되어 상기 고정부(100)를 이동시키는 이동부(400);
상기 용접모듈 작동 정보를 획득하는 정보 획득부(500);
상기 정보 획득부(500)에서 획득한 정보를 이용하여 용접모듈을 제어하는 제어부(600);
상기 하우징부(200) 내부에 구비되어 상기 회전부(300)와 상기 이동부(400)에서 전달되는 힘을 상기 고정부(100)로 전달하는 동력 전달부(130);
상기 동력전달부(130)는 외주면에 돌기가 형성되며 상기 이동부(400)에 의해 길이방향으로 직선운동하는 제1 동력 전달부(131), 상기 제1 동력 전달부(131)가 끼워지는 삽입공이 길이방향으로 형성되며 상기 회전부(300)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제2 동력 전달부(132);
상기 정보 획득부(500)는 상기 고정부(100)에 장착된 용접 대상의 변위 정보를 측정하는 제2 변위 측정부(540);
한 쌍의 용접 대상이 서로 접하는 용접부 반경방향 일측에 이격 배치되며, 용접 대상의 용접부를 냉각시키는 냉각모듈(700);
상기 고정부(100) 내부에 수용되며, 진동을 발생시켜 고정부(100)를 진동시키는 가진부(800);
상기 정보 획득부(500)는 상기 하우징부(200) 내부에 수용되며 상기 제1 동력 전달부(131)의 변위를 측정하는 제1 변위 측정부(510);
상기 제어부(600)는 상기 제2 변위 측정부(540)에서 측정되는 용접 대상의 변위 정보를 바탕으로 상기 이동부(400)를 작동시켜 고정부(100)에 장착된 용접 대상이 서로를 미는 과정에서 움직이는 용접 대상의 움직임을 보상하는 것;
상기 냉각모듈(700)은 액화질소와 혼합유체가 보관되는 호퍼부(710), 상기 호퍼부(710)에서 공급되는 액화질소와 혼합유체를 혼합하여 냉각물질을 형성하는 혼합부(722) 및 상기 혼합부(722)에서 형성된 냉각물질이 방출되는 배출부(721)로 이루어지는 노즐부(720), 길이방향 양측이 호퍼부(710)와 노즐부(720)에 결합되어 호퍼부(710)에 보관되는 액체질소와 혼합유체를 노즐부(720)로 공급하는 공급부(730); 를 포함하는 마찰용접기.
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